論文の概要: Circuit-Noise-Resilient Virtual Distillation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.08183v1
- Date: Tue, 14 Nov 2023 14:13:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-15 13:48:16.650365
- Title: Circuit-Noise-Resilient Virtual Distillation
- Title(参考訳): 回路ノイズ耐性仮想蒸留
- Authors: Xiao-Yue Xu, Chen Ding, Shuo Zhang, Wan-Su Bao, and He-Liang Huang
- Abstract要約: 我々はCNR-VD(Circuit-Noise-Resilient Virtual Distillation)を紹介する。
これは、その回路がノイズによって汚染されたときにVDの結果を洗練し、理想的に実行されたVD回路の結果を回復させようとする。
提案したCNR-VDは,VDの耐雑音性を大幅に向上させ,短期量子デバイス上での量子アルゴリズム実装の性能向上を期待できる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 6.580816944418853
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum error mitigation (QEM) is crucial for near-term quantum devices, as
noise inherently exists in physical quantum systems and undermines the accuracy
of quantum algorithms. A typical purification-based QEM method, called Virtual
Distillation (VD), aims to mitigate state preparation errors and achieve
effective exponential suppression using multiple copies of the noisy state.
However, imperfect VD circuit implementation may yield negative mitigation
outcomes, potentially more severe than those achieved without QEM. To address
this, we introduce Circuit-Noise-Resilient Virtual Distillation (CNR-VD). This
method, featuring a calibration procedure that utilizes easily-prepared input
states, refines the outcomes of VD when its circuit is contaminated by noise,
seeking to recover the results of an ideally conducted VD circuit. Simulation
results demonstrate that the CNR-VD estimator effectively reduces deviations
induced by noise in the VD circuit, showcasing improvements in accuracy by an
order of magnitude at most compared to the original VD. Meanwhile, CNR-VD
elevates the gate noise threshold for VD, enabling positive effects even in the
presence of higher noise levels. Furthermore, the strength of our work lies in
its applicability beyond specific QEM algorithms, as the estimator can also be
applied to generic Hadamard-Test circuits. The proposed CNR-VD significantly
enhances the noise-resilience of VD, and thus is anticipated to elevate the
performance of quantum algorithm implementations on near-term quantum devices.
- Abstract(参考訳): 量子誤差緩和(QEM)は、物理量子システムに固有のノイズがあり、量子アルゴリズムの精度を損なうため、短期量子デバイスにとって不可欠である。
VD (Virtual Distillation) と呼ばれる典型的浄化法は, 状態生成誤差を軽減し, ノイズ状態の複数コピーを用いて効果的な指数的抑制を実現することを目的としている。
しかし、不完全なVD回路の実装は、QEMのないものよりも深刻な負の緩和結果をもたらす可能性がある。
そこで我々はCNR-VD(Circuit-Noise-Resilient Virtual Distillation)を提案する。
容易に準備可能な入力状態を利用する校正手順を備え、その回路がノイズによって汚染された場合にVDの結果を洗練し、理想的に実行されるVD回路の結果を回復させる。
シミュレーションの結果、CNR-VD推定器は、VD回路のノイズによる偏差を効果的に低減し、元のVDと比較して、桁違いの精度の向上を示した。
一方、CNR-VDはVDのゲートノイズ閾値を上昇させ、より高いノイズレベルが存在する場合でも正の効果が期待できる。
さらに,本研究の強みは,一般的なアダマールテスト回路に適用可能な推定器として,特定のqemアルゴリズムを超越した適用性にある。
提案したCNR-VDは,VDの耐雑音性を大幅に向上させ,短期量子デバイス上での量子アルゴリズム実装の性能向上を期待できる。
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